MIDAS导入FLAC3D原理与简述
本次主要讲述一下MIDAS GTS NX导入FLAC3D中的具体的实现方法。
1. 实体转换原理
一个岩土的有限元模型通常会分成地层与结构来进行建模，一般地层会以实体单元来进行建模，部分结构单元（例如二衬、地连墙、初支等）也会利用实体单元来建模，但是从实体提取内力结果会比较麻烦，因此一般会采用结构单元（比如梁单元、板单元等），因此在MIDAS 导入FLAC3D中的时候需要分实体单元与结构单元分别导入。当然，FLAC3D中也可直接通过代码来建立结构单元。
对于实体单元的导入，市面上有比较多的插件可以进行MIDAS到FLAC中的导入，基本原理是得到MIDAS中所有实体单元的节点信息、单元信息、分组信息等，将其编辑成FLAC3D的数据格式。FLAC3D的数据格式，我们以陈育民老师的书籍截图为例子，如下图所示：
FLAC3D数据格式
MIDAS GTS NX中怎么导出节点坐标与单元数据呢？通常有两个办法：
· 从网格导出相应节点表格与单元表格
· 导出FPN文件
但是一般在导出之前，最好对单元与节点进行重新编号。然后在MIDAS GTS 的网格-工具-表格菜单下，因此导出单元与节点表格。并注意到，单元表格中会将所有实体单元（六面体、金字塔、四面体、三棱柱）的节点按照一定的顺序呈现，并给出了这个单元的属性，通过这两根表格与FLAC3D的数据格式进行一个转换，就可以得到一个实体转换的插件。
单元重新编号
节点表格
单元表格
另外一种办法就是直接导出FPN文件，FPN文件中不仅会有节点的坐标信息，单元的节点信息与单元类型、单元分组信息，还会有边界、荷载、施工阶段信息。FPN文件中会同时包含1D-2D-3D信息，导出信息的时候需要注意。
导出FPN文件
FPN文件中的节点
FPN文件中的单元信息
2、插件转换
以我手头的插件为例子，插件来源于Github的某博主。此插件直接可以转换MIDAS GTS的FPN文件。插件文件很小，使用步骤也很方便，操作步骤如下。需要注意的是FLAC3D5.0与6.0导入的时候，5.0可以直接选对应格式，6.0中需要将格式设置为“All files”。
插件使用步骤
FLAC3D导入
3. 结构单元转换
实体单元正常转换后，结构单元如何导入呢？实际上FLAC3D6.0可以快速导入结构单元。
那么，FLAC3D5.0怎么快速生成或者导入结构部件呢？结构部件分成两部分，2D单元与1D单元，2D单元可以直接通过命令流得到，比如：
sel shell id 1 group hard range cyl end1 3.5 @ys0 0 end2 3.5 @ye0 0 rad 9 x -5.6 -4.65 z -3.79 0
通常一般的隧道只需要得到隧道的圆心坐标与半径就可以直接写出命令流，单个模型中的隧道数量一般不会很多，故这个工作量可以接受。但是对于1D单元，特别是模型中需要模拟建筑物的梁-柱-桩、基坑的内支撑、边坡的框架梁、锚杆等大批量1D单元。
1D结构单元的创建一般需要定位1D单元的起点与终点，因此需要知道1D单元的起点与终点坐标信息。基坑与框架梁锚杆，因为大多是等间距布置，故可以方便通过loop循环命令布置一条线上的锚杆。但是内支撑、复杂截面隧道锚杆，复杂建筑物1D单元，其坐标无规律，因此可以通过MIDAS得到节点坐标信息，然后通过批量处理命令转换为FLAC3D识别的命令流。以隧道锚杆为例子：
①在MIDAS中划分1D锚杆，分割数为1
划分网格
②导出锚杆的节点与单元表格，在Excel中利用Vlookup函数查找对应每一根锚杆的起点终点坐标。
锚杆节点与单元表格
③比如这组锚杆是沿着Y方向布置的，因此可以定义锚杆的X和Z坐标函数，Y方向坐标可以直接通过循环叠加
锚杆坐标函数
④后续用命令流逐步调用锚杆坐标即可
锚杆生成命令流
用上述方法就可以实现批量生成1D单元，在此原理基础上配合相关批处理语言即可实现结构单元的批处理。
因此，在了解MIDAS与FLAC实体与结构单元的数据结构之后，便可以实现两个软件网格的转换，以便于实现两个软件的对比。相关插件请关注私信！
